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Negli ultimi anni, la banda richiesta per la gestione dei dati a bordo dei satelliti è cresciuta in maniera significativa. Le soluzioni presenti nello stato dell’arte, come SpaceWire, sono al momento non adeguate a soddisfare i requisiti di tutte le missioni future. Questo ha portato alla nascita di una serie di diversi protocolli di comunicazioni ad alta velocità, ciascuno con le sue caratteristiche, i suoi vantaggi, i suoi svantaggi, in modo da poter soddisfare i requisiti dei nuovi satelliti.
L’agenzia spaziale Europea ha promosso attivamente lo sviluppo di un protocollo aperto (liberamente accessibile): SpaceFibre, il cui standard è stato pubblicato dall’ECSS nel maggio 2019, dopo un complesso percorso di revisione. Il protocollo SpaceFibre è in grado di sostenere velocità di comunicazione fino a 6,25 Gbps per linea dati, con fino a 16 linee che possono operare in parallelo. Offre una avanzata Quality of Service e la possibilità di individuare, isolare e recuperare da errori (Fault Detection Isolation and Recovery).
Il protocollo è stato progettato in modo che fosse completamente implementabile in hardware tramite HDL: in questo modo si garantiscono performances molto alte a basso costo in termini di complessità e consumo di potenza, una delle figure di merito più critiche in un sistema elettronico di un satellite.
Il lavoro di ricerca, sviluppatosi all'interno di un dottorato di ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione - Università di Pisa, in collaborazione con l'agenzia spaziale Europea e IngeniArs S.r.l., presentato in questa tesi, innanzitutto introduce brevemente le ragioni che hanno portato allo sviluppo del protocollo SpaceFibre. Successivamente si presenta un confronto con le altre soluzioni disponibili in letteratura e sul mercato, con attenzioni alle peculiarità, gli svantaggi ed i vantaggi di ciascun protocollo. Viene poi presentato il flusso di progettazione di una interfaccia SpaceFibre completa e la sua implementazione sulle principali tecnologie FPGA (resistenti alle radiazioni e non), con particolare attenzione alle principali sfide tecniche sostenute. Viene anche presentata una versione modificata del protocollo, più leggera in termini di risorse utilizzate.
In seguito, viene descritto e riportato uno studio sull’interoperabilità di soluzioni indipendentemente sviluppate disponibili sul mercato. Questo viene fatto con l’obbiettivo di valutare la maturità dell’interfaccia SpaceFibre sviluppata e dello standard stesso. Infine, è stato costruito un modello rappresentativo di network basato su SpaceFibre, in modo da valutarne le caratteristiche e misurarne le performances.
Tutti i dati raccolti sono infine riassunti nelle conclusioni, dove si prova a dare anche una indicazione su quale può essere la strada che il protocollo SpaceFibre percorrerà nel breve-medio termine nell’industria spaziale.

In the last few years, satellite on-board data-handling bandwidth requirements grew significantly. State-of-the-art solutions, like SpaceWire, became not always adequate for upcoming missions: this led to the birth of a significant number of communication protocols and standards, with several features, advantages and disadvantages. The European Space Agency promoted the development of an open protocol solution: SpaceFibre, whose European Cooperation for Space Standardization standard has been published in May 2019, after a long review process. The SpaceFibre protocol can sustain a line rate of 6.25 Gbps per lane (up to 16 lanes in parallel). It offers advanced and flexible Quality-of-Service features, as well as Fault Detection Isolation and Recovery services. The protocol structure, comprehending physical, lane, data-link and network layers, has been developed so that full hardware implementation of its core layers is straightforward, granting high performances at low price in terms of complexity and power consumption. The research presented in this work has been carried out during a Ph.D. whose topic was "Innovative electronics system for signal processing in space application", carried out at the Department of Information Engineering of the University of Pisa, with collaboration from the European Space Agency and IngeniArs S.r.l.. The research hereby presented briefly introduces the reasons that fostered the development of the protocol itself. SpaceFibre is then compared, where possible, with state-of-the-art and future competitors solutions, highlighting peculiarities, advantages and disadvantages. The Design, synthesis and implementation process onto various relevant FPGA technologies (both commercial and space-qualified) is presented, with a focus on main technical challenges underwent in the design process. Also a modified lightweight version of the protocol is presented, together with its implementation. An interoperability study with other independently developed solutions is carried out, to assess the maturity of the developed CoDec and of the standard as well. Eventually, a representative SpaceFibre based network has been set-up and its performances has been measured. All the data collected are summarized in the conclusions, together with indications of foreseeable future technology application in upcoming space missions.